公路橋梁向城市道路橋梁功能轉(zhuǎn)變的加寬加固設(shè)計(jì)分析

王曉龍

（山東宇通路橋集團(tuán)有限公司，山東 東營 257300）

我國一些原有的公路橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè)施由于建成年代久遠(yuǎn)，在使用功能以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方面都已經(jīng)無法適應(yīng)新時(shí)期的實(shí)際需要，因此需要對(duì)其進(jìn)行改造。在改造設(shè)計(jì)中，除了對(duì)就橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固設(shè)計(jì)外，還要特別注意其在功能方面的轉(zhuǎn)變。很多原公路橋梁在建成時(shí)并不具備非機(jī)動(dòng)車到以及人行道的設(shè)計(jì)，所以要采取相應(yīng)的加寬以及功能完善的設(shè)計(jì)手段來滿足城市交通對(duì)道路橋梁功能的需要。本文將以某公路橋梁向城市道路橋梁功能轉(zhuǎn)變的改造設(shè)計(jì)為例來分析公路橋梁的加固加寬改造設(shè)計(jì)方法。

1 某公路橋梁的基本概況

某公路橋梁長度為565 m，其寬度為25 m，兩側(cè)防撞護(hù)欄寬度均為0.5 m，凈路寬則只有24 m。該橋梁上部為14孔40 m的I型簡支組合梁，梁間連接為TST，下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，該橋墩樁基的長度為50 m，半徑為0.75 m，而橋臺(tái)樁基的半徑為0.6 m，其長度則為40 m。該橋梁投入使用超過10年，未設(shè)置人行通道，且橋面以及伸縮縫均存在質(zhì)量問題，需要對(duì)其進(jìn)行加寬加固改造來實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)變，以適應(yīng)城市發(fā)展到 需要。

2 公路橋梁功能轉(zhuǎn)變改造設(shè)計(jì)方案的合理確定

在對(duì)公路橋梁進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)，要全面了解相關(guān)的水文資料，并合理確定改造設(shè)計(jì)方案。以本文所述橋梁為例，其所在地區(qū)的洪水流量約為3 000 m3/s，而沖刷深度通常在4.3 m左右。在該公路橋梁周邊50 m范圍內(nèi)存在大量由細(xì)砂、粉以及黏性土構(gòu)成的沉積物質(zhì)。其液化層深度在12.3～13 m之間。通過對(duì)以上數(shù)據(jù)信息的分析，確定了在該橋梁的改造設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)解決加寬改造后的橋型設(shè)計(jì)、舊橋改造的加固設(shè)計(jì)以及改造后的新舊部分縱向連接設(shè)計(jì)這三個(gè)主要問題，需要分別制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。

2.1 根據(jù)加寬需要設(shè)計(jì)橋型的改造方案

為了增強(qiáng)該橋梁加寬后的整體橫向剛度，在改造中可以采用T型梁以及40 m14孔的應(yīng)力混凝土的設(shè)計(jì)方案。這種橋型設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)形式與舊橋的變形特征基本一致，便于后期對(duì)橋梁進(jìn)行整體的維護(hù)管理。同時(shí)這種結(jié)構(gòu)形式也能夠很好地滿足泄洪時(shí)的要求。

2.2 根據(jù)功能轉(zhuǎn)化改造需要設(shè)計(jì)加固方案

由于該公路橋梁的原有結(jié)構(gòu)在行車的舒適性以及受力能力方面都存在一定的缺陷，所以在改造中可以采用先簡后支的設(shè)計(jì)方案，從而既能夠合理調(diào)整舊橋結(jié)構(gòu)，使其能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)連續(xù)梁的功能，同時(shí)也能夠盡量減少新舊部分在受力以及變形特征上的差異。確定的改造設(shè)計(jì)方案為：鑿除舊橋梁端的原有鋪裝，對(duì)其橫隔梁采取鉆孔處理，并通過鋼筋進(jìn)行穿過錨固處理以及綁扎兩片梁，從而使新舊橋的鋼筋形成可靠連接。然后對(duì)其進(jìn)行整體的混凝土澆筑以及橋面鋪裝，從而達(dá)到功能轉(zhuǎn)換的改造目的。

2.3 橋梁新舊部分的縱向連接設(shè)計(jì)方案

該公路橋梁的原有結(jié)構(gòu)由于經(jīng)過長時(shí)間的使用，基本完成了沉降，而改造后的部分則仍存在沉降以及位移變形的可能。在改造設(shè)計(jì)中可以采用分離處置的方案來解決新舊部分的連接問題。因此在設(shè)計(jì)方案中對(duì)在其新橋加寬部分的上部結(jié)構(gòu)預(yù)設(shè)了沉降縫，并采用了柔性填充材料的方式，對(duì)橋面鋪裝部分則采用了切縫的設(shè)計(jì)方案，對(duì)加寬部分的下部結(jié)構(gòu)采用的是不做連接的設(shè)計(jì)方案。

3 某公路橋梁的功能轉(zhuǎn)變加固加寬改造的具體設(shè)計(jì)實(shí)踐分析

在對(duì)公路橋梁進(jìn)行功能轉(zhuǎn)變加寬加固改造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先保證其形成的安全性，并增加機(jī)動(dòng)車道、人行通道以及相關(guān)照明設(shè)施的設(shè)計(jì)，使公路橋梁能夠符合城市道路交通的需要。

3.1 為實(shí)現(xiàn)向城市道路橋梁功能的轉(zhuǎn)變而進(jìn)行的加寬設(shè)計(jì)

在改造設(shè)計(jì)中，其相關(guān)參數(shù)要以城市道路橋梁工程的設(shè)計(jì)規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)，并在改造方案中詳細(xì)標(biāo)注各項(xiàng)改造數(shù)據(jù)。以本次公路橋梁的改造為例，該橋面在改造后的寬度應(yīng)達(dá)到46 m，并在左右兩側(cè)增加人行通道的設(shè)計(jì)，各為4.5 m寬。同時(shí)還要根據(jù)該城市的整體景觀規(guī)劃來對(duì)該橋梁進(jìn)行兩側(cè)護(hù)欄以及中央隔離帶進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)。經(jīng)過分析，該橋梁的改造設(shè)計(jì)寬度應(yīng)達(dá)到55 m，而其左右兩側(cè)則各需要進(jìn)行15.5 m的加寬設(shè)計(jì)。

3.1.1 對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)的調(diào)整設(shè)計(jì)

首先，需要對(duì)上部T梁進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)。由于要對(duì)舊橋的左右兩側(cè)進(jìn)行15.5 m的加寬改造，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)采取措施對(duì)邊梁寬度加以調(diào)整，主要是通過調(diào)整中線與邊梁翼板的原120 cm間距的方式，將其調(diào)整為85 cm，從而使翼板外側(cè)懸出25 cm的人行通道板，同時(shí)中梁可以采用230 m寬度標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，在加寬改造區(qū)間內(nèi)需要使用中梁5個(gè)以及邊梁2個(gè)。

其次，需要對(duì)橋梁上部橫膈版進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)。在該橋梁的改造設(shè)計(jì)中，由于還需要敷設(shè)供水管道，其管徑達(dá)到了80 cm。因此為了美化景觀效果，在設(shè)計(jì)中采用了將供水管道設(shè)置在粱邊內(nèi)側(cè)并在橫膈版間穿插布置的方式，同時(shí)要保證孔中心和梁底間應(yīng)保持91 cm的間距，并用鋼筋對(duì)孔與橫膈板進(jìn)行綁扎固定。

最后，還要對(duì)橋梁上部橋梁蓋梁進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)。

在改造設(shè)計(jì)中，為了使舊橋符合城市道路橋梁的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，并與城市建筑規(guī)劃形成有機(jī)的整體，需要調(diào)整該橋的橋墩外側(cè)。設(shè)計(jì)時(shí)在保證橋梁整體結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上，采用弧線形設(shè)計(jì)對(duì)舊橋的直線型蓋梁下緣進(jìn)行了改造。

3.1.2 對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)的調(diào)整設(shè)計(jì)

在對(duì)該橋進(jìn)行改造時(shí)，需要準(zhǔn)確計(jì)算其橋墩橋臺(tái)的受力以及配筋情況。以本橋梁改造設(shè)計(jì)為例，其要實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換的加寬設(shè)計(jì)，其橋墩樁的長度應(yīng)為55 m，而樁徑則要達(dá)到1.6 m；同時(shí)橋臺(tái)樁的長度則應(yīng)達(dá)到40 m，其樁徑則為1.5 m。

3.2 為實(shí)現(xiàn)向城市道路橋梁功能的轉(zhuǎn)變而進(jìn)行的加固設(shè)計(jì)

為了對(duì)該公路橋梁進(jìn)行加固，在改造設(shè)計(jì)中拆除了其原有的防撞護(hù)欄和梁外側(cè)50 cm的梁端翼板，并鑿除了5.33 m的新舊連接橋面板以及瀝青混凝土，同時(shí)采用雙層鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)在上面，且鑿毛其余部分。而在對(duì)應(yīng)橋梁梁端處則采用了鉆孔的處理方式，并采用20 mm直徑的鋼筋進(jìn)行穿孔綁扎固定，使其與鋪設(shè)在5.33 m內(nèi)的鋼筋網(wǎng)相互連接。然后再用混凝土對(duì)其進(jìn)行澆筑，并在封閉處理時(shí)則選擇使用了環(huán)氧砂漿。

3.3 為實(shí)現(xiàn)向城市道路橋梁功能的轉(zhuǎn)變而對(duì)橋梁新舊部分進(jìn)行的縱向連接設(shè)計(jì)

在改造設(shè)計(jì)中還要注意采取有效的避免沉降措施，防止橋梁出現(xiàn)位移變形。新橋加寬部分的上部結(jié)構(gòu)沉降縫應(yīng)設(shè)置為1 cm，并采用橡膠條等材料對(duì)其進(jìn)行充填，而在鋪裝橋面時(shí)則應(yīng)采用切縫設(shè)計(jì)，并整體澆筑瀝青混凝土。對(duì)新橋加寬部分的下部結(jié)構(gòu)可以不做連接。

4 結(jié)語

為了充分利用已有的公路橋梁來完善城市道路交通的基礎(chǔ)設(shè)施，需要通過加固加寬設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)對(duì)原公路橋梁的功能轉(zhuǎn)變改造。在改造設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要全面了解功能轉(zhuǎn)變中所需要解決的加寬加固等問題情況，并以功能轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)來制定合理的改造設(shè)計(jì)方案，采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)手段來對(duì)舊橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，并做好新舊部分的銜接設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)變的改造目標(biāo)，使公路橋梁能夠滿足城市道路交通的需要。